برقگیر سیلیکون کارباید (Silicon carbide arresters)

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: این برقگیر‌ها از ترکیب سری فواصل هوایی با مقاومت ساخته می‌شوند و برخلاف جرقه گیرها، پس از عمل کردن آن ها، شبکه قدرت قابلیت بازگشت به حالت اولیه را خواهد داشت.

اولین برقگیر سیلیکون کارباید در سال ۱۹۲۶ توسط جان رابرت مک فارلین ثبت شد.

هنوز تعداد زیادی برقگیر سیلیکون کارباید در حال استفاده می‌باشند. برقگیر‌های سیلیکون کارباید برخی از ویژگی‌های الکتریکی غیر معمول را دارند. آن‌ها در ولتاژ پایین، مقاومت خیلی بالایی دارند، ولی در ولتاژ بالا، مقاومت خیلی کمی دارند.

زمانی که صاعقه یا یک ولتاژ گذرا در سیستم اتفاق می‌افتد، یک افزایش ناگهانی در ولتاژ و جریان به وجود می‌آید. مقاومت سیلیکون کارباید، جریانی که به زمین وصل شده است را از کار می‌اندازد.

بعد از وقوع صاعقه، مقاومت افزایش شرایط کاری مجاز را محدود می‌کند. برقگیر‌های سیلیکون کارباید از مقاومت‌های غیر خطی‌ای که از پیوند سیلیکون کارباید در مجموعه‌ای سری با شکاف‌ها قرار گرفته شده، تشکیل گردیده است. عملکرد شکاف‌ها عایق کردن مقاومت‌ها از ولتاژ سیستم پایدار نرمال می‌باشد.

یک مشکل عمده این است که شکاف‌ها باید دقیق تنظیم شوند تا موجب تخلیه ولتاژ صاعقه و اضافه ولتاژ شده و مجدداً بعد از اتمام اضافه ولتاژ و عبور صاعقه بصورت عایق درآیند.

در یک دوره کارکرد باید مشخص شود که ذرات ذوب شده‌ی مس چگونه می‌تواند به کاهش ولتاژ شکست بواسطه اثر نقطه‌ای (pinpoint effect) منجر شود. بعد از یک دوره زمانی کارکرد، شکاف‌های برقگیر در اضافه ولتاژ‌های کوچک یا حتی در ولتاژ‌های کاری نرمال شکسته خواهد شد.

تا چندی قبل روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگیر‌های سیلیکون کارباید (SiC) بود. این برقگیر‌ها از ترکیب سری فواصل هوایی با مقاومت ساخته می‌شوند و برخلاف جرقه گیرها، پس از عمل کردن آن ها، شبکه قدرت قابلیت بازگشت به حالت اولیه را خواهد داشت. زیرا مقاومت مذکور جریان تخلیه را کاهش داده و به لحاظ هم فاز بودن تقریبی جریان و ولتاژ پس از به صفر رسیدن شکل موج ولتاژ نامی سیستم، جریان مجدداً برقرار نمی‌شود.

مقاومت‌های این نوع از برقگیر‌ها از نوع غیر خطی هستند زیرا از یک طرف باید آن قدر کوچک شوند که توسط فواصل هوایی قابل قطع باشند و از طرف دیگر در ولتاژ‌های ضربه‌ای به صورتی باشند که در اثر تخلیه جریان‌های ضربه‌ای زیاد، افت ولتاژ دو سر آن‌ها (ولتاژ پسماند) از سطح حفاظتی تجهیزات کمتر شود. معمولاً این مقاومت‌ها از نیمه هادی سیلیکون کارباید (SiC) ساخته می‌شوند که دارای خاصیت مذکور می‌باشند.

برقگیر سیلیکون کارباید شامل یک مقاومت سیلیکون کارباید با مشخصه غیر خطی V. – I. به صورت سری با یک فاصله هوایی می‌باشد. وقتی اضافه ولتاژ از حد ولتاژ جرقه بیشتر شود، با ایجاد جرقه در دو سر فاصله هوایی، افزایش امپدانس مسیر جرقه از افزایش شدید جریان جلوگیری می‌کند. فاصله هوایی جرقه که به آن فاصله جرقه اکتیو گفته می‌شود، طوری طراحی می‌گردد که بعد از چند بار جرقه زدن در اثر اضافه ولتاژ، جرقه مسدود گردد.

برقگیر‌های SiC به هیچ عنوان نباید تحت اضافه ولتاژ‌های با فرکانس قدرت (شبکه) عمل کنند. زیرا باعث ایجاد اتصال کوتاه به زمین و عبور انرژی زیاد از خود شده و از بین می‌روند. برقگیر‌های SiC سطح اضافه ولتاژ‌های ناشی از صاعقه و کلید زنی را به حد مشخصی کاهش می‌دهند که این حد بستگی به ولتاژ نامی برقگیر دارد.

اضافه ولتاژ کلید زنی با انرژی بالا که جریان تخلیه زیادی را برای مدت طولانی عمل می‌کند، ممکن است باعث سوختن الکترود‌های برقگیر شود و لذا این مسئله باعث محدودیت در کاربرد این نوع برقگیر‌ها و هم چنین باعث می‌شود که سطح استقامت عایقی، بالاتر برای تجهیزات انتخاب شود. در چنین حالاتی باید برقگیر‌هایی با ولتاژ نامی بالاتر انتخاب شوند تا در اضافه ولتاژ‌های ناشی از کلید زنی عمل نکنند.

در برقگیر‌های SiC نوع جدید، برای کاهش تلفات (افزایش طول عمر و قدرت تحمل انرژی) برقگیر و برای خاموش کردن جرقه در فاصله هوایی پس از حذف موج و در نتیجه قطع جریان، از روش‌های مغناطیسی استفاده می‌شود.

برقگیر SiC با خاموش کننده مغناطیسی سه برابر بیشتر از نوع معمولی آن‌ها قابلیت تحمل انرژی را دارا می‌باشد، زیرا تلفات جریان متعاقب موج به حداقل مقدار خود می‌رسد. این نوع برقگیر‌ها در شبکه‌های با ولتاژ بالا کاربرد دارند.


اگر چند نکته زیر را مطالعه کنید، شناسایی برقگیر‌های سیلیکون کارباید سرامیکی (پرسلینی) کار چندان سختی نخواهد بود:

۱- رنگ:

اگر رنگ سرامیک برقگیر قهوه‌ای است و واقع در آمریکاست، به احتمال زیاد یک برقگیر سیلیکون کارباید است، اما نیاز به نگاه دقیق‌تر می‌باشد.

اگر رنگ سرامیک برقگیر خاکستری است و قبل از سال ۱۹۸۷ ساخته شده است این شانس وجود دارد که یک برقگیر سیلیکون کارباید باشد.

۲- اندازه:

اگر برقگیر بلند است یا بلندتر از بوشینگ تراسفورماتور است، به احتمال زیاد یک برقگیر سیلیکون کارباید می‌باشد.

۳- تاریخ تولید:

اگر تاریخ تولید آن قبل از سال ۱۹۷۷ باشد، به احتمال زیاد یک برقگیر سیلیکون کارباید خواهد بود.

اگر تاریخ تولید آن بین ۱۹۸۷ تا ۱۹۷۷ باشد، شاید یک برقگیر نوع سیلیکون کارباید باشد. البته یک نگاه دقیق‌تر ضروری می‌باشد.

۴- نام:

اگر نام روی بشقاب به شرح زیر باشد، یک برقگیر نوع سیلیکون کارباید خواهد بود:

McGraw Edison G. Arrester, Type F, Type SS, Type E. , Type RP and RP۲

Ohio Brass Thorax Arrester, Dynagap, Multirester, Type DAIII and Type DAIV

GE Thyrite Arrester, Alugard

Westinghouse Surgemaster, Type CLP, Type SV, SV, LVBB, Autovalve

Joslyn Type J, Type Q. and Type RS

منبع:ایکهربا